数字仿真技术范文10篇-ag尊龙app

数字仿真技术范文篇1

关键词:数字仿真技术;教学改革

一、绪论

随着全球化、国际化的不断深化，特别是“一带一路”和“海上丝绸之路”战略的实施，全球高等教育也进入了新的发展阶段，国际化交流变得日益常态，国内的国际化办学越来越多［1］。考虑到留学生的文化背景不一样，理解和思维能力不一样，需要针对他们制定相应的适合留学生的授课方式［2］。《数字仿真技术》(digitalsimulationtechnology)是我校自动化专业的一门专业课程，授课对象是留学生。课程知识点涵盖了自动控制理论、自动化仪器仪表、计算机和网络技术等，是一门具有很强应用性和实践性的核心专业课。本课程的教学要求学生能掌握利用计算机仿真软件matlb进行控制系统仿真，能用熟练使用simulink软件搭建控制系统，会进行pid控制参数整定，获得比较好的控制结果。

二、存在的问题

我校位于改革开放的前锋阵地上海，一直致力于培养具有扎实的理论技术基础，具有较强技术创新和实践能力，能在一线生产现场从事工业技术应用、管理与技术服务的高等技术应用型人才，这使得我校的留学生的课程教学跟985研究型大学不能完全一样，同时也不能照搬中文学生的方法，要根据存在的情况有针对性的调整授课方式。目前存在的问题:(1)留学生的中文水平不高，我校留学生来自不同的国家，大多数来自非洲，他们的母语不一样，英语同样也不是他们的第一语言，所以即使是全英文教学，由于授课老师发音、语速等都会使得交流沟通带来障碍，对授课效果打折扣。(2)同时他们的专业基础能力较弱，先修的课程知识要点掌握不够。在学习本课程的时候，他们还没有接触过matlab，同时对于自动控制原理的重点知识已经不太记得了，本门课需要的知识，留学生基本上都已经忘记了，总是提醒授课老师知识点不会，也给授课老师带来难度。(3)文化背景差异巨大，留学生上课态度也不是很认真，到旷课现象比较严重，比较散漫，随时打断老师授课提问题，课堂上玩手机听歌，说话现象比较多，影响课堂教学效果。迟留学生大多数住在校外，管理起来有难度。针对以上所指问题，《数字仿真技术》(digitalsimulationtechnology)这门课的教学改革以如何激发并提升学生的学习兴趣、提高学生自主学习和创新能力为最终目的。教学改革的方法重点包括改进教学方法、授课方式等，最终提高教学效果。

三、改进教学手段

我校对于留学生教学非常重视，全部采用全英文教学，能够开课的老师一定要经过试讲答辩，通过者才可以给留学生授课。考虑到留学生与中国学生的受众差异，不能完全照搬中国学生的教学方式，需要做出一些改进，可以从以下几个方面考虑。(1)做好课前准备。《数字仿真技术》(digitalsimulationtechnology)是一门和实际结合紧密的学科，针对留学生，所有的课件都是英文。为提高学生的上课积极性，课件尽量做得生动唯美，多增加一些动画演示，与多媒体教学结合起来，能吸引他们的上课注意力，同时也提高了学生的听课兴致和提升了学生的学习效率。(2)加强学生和老师沟通时间和渠道。网上教学平台的开发和应用。建立网络交流平台的可以使师生之间的协作不受时间和空间的限制。学生能在课堂之外及时方便的联系老师，同时也可以利用我们学校的坐班答疑和晚自习辅导，学生也可以现场找老师指导，这样弥补了留学生课堂上没有掌握的知识点再学习，更能有效的帮助留学生解决他们学习上面的问题，能够学以致用。(3)课堂上以启发式教学为主，针对他们没有学过matlab，首先让他们每个人带着自己的笔记本，安装英文版matalb，然后一边演示一边让学生操作，每一个重要的知识点，出一个小题目，让他们课堂上练习，出现问题现场直接指导。这样他们更快速的学会操作和使用要领，同时对于需要的自动控制原理知识点单独整理出来，集中给他们复习，这样他们在做设计的时候更能把前面所学的知识联系利用起来。(4)强化自主学习能力。课程最终以提交课程报告的形式考核的，由于留学生人数比较少，每年维持在8个左右，基本上四个课程设计题目就可以了。整个课程报告要求学生独立自主完成，课程设计的过程学生为主，授课老师为辅。所以整个课程设计要求学生根据分配到设计题目，按照设计要求的性能指标，对控制系统进行设计验证，并遵循“分析题目”→“确定方案”→“建模仿真”→“控制系统设计和实现”这个基本过程。

四、结语

根据留学生与中国学生的不同，教学方式不能直接照搬，从课前充分准备，因材施教，要启发式、宽松，以互动式教学，注重培养学生的主动学习能力。本文所提的方法也是仅供参考。

参考文献:

［1］游菲．“一带一路”战略背景下来华留学生教育管理研究［j］．南京理工大学学报(社会科学版)，2017，30(5):36-40．

数字仿真技术范文篇2

【关键词】虚拟仿真技术;数字媒体应用技术;实训环境

随着时代的高速发展，虚拟现实技术不断进入人们的日常生活，虚拟仿真技术是目前科研领域相当重要的组成部分，虚拟现实技术就是一种综合技术，涉及计算机图形学、人、计算机交流互动技术、网络传输感应技术、人工智能等尖端科技。通俗的讲，虚拟仿真技术就是通过计算机数字媒体应用技术模拟出一个虚拟的空间代替另一个真实空间的技术，虚拟仿真技术自1980年以后逐步发展，经过这些年的不断发展，已经发展为数学推理、科学实验外人类进行认识活动的第三类基本方法，而且逐步发展为人类改造客观世界的重要科学技术。

一、虚拟仿真技术课程简介

随着时代的高速发展，网络技术与媒体技术高速发展，数字媒体技术越来越多的应用于人们的日常生活中，随着数字媒体发展的需要，将虚拟现实技术代入到数字传媒应用技术中已经成为时代潮流，虚拟仿真技术的教学工作已经被代入到数字技术应用教学区专业中，并逐渐成为热门专业，现阶段已经成为国内和国外学术研究的热点。虚拟现实课程结合了计算机图像学科、人工智能学科、多媒体网络等各种尖端科技学科的重要科技成果，并具有其他专业不具有的独特优点，例如对于未来设计上的构想性具有直观仿真的特点、对于人工智能方面达到了前所未有的交互性、对于用户体验方面具有真实沉浸的特性等。现阶段虚拟仿真技术已经成为了国家科技研究方面的重要关注领域，在教育方面也受到了广泛应用和重视，虚拟现实技术研究工作市场前景宽阔，目前国内市场主要将虚拟现实技术代入数字媒体应用技术中，将虚拟现实技术代入计算机技术、网络技术、数字通讯技术等媒体技术的各方面是目前虚拟仿真技术在数字媒体专业的主要研究。

二、虚拟仿真技术课程在数字媒体应用技术开设的重要意义

虚拟仿真技术主要是在数字媒体应用技术方面地应用，虚拟仿真技术中的计算机应用技术、数字图像处理、视觉处理技术、音频处理技术等知识研究结构与数字媒体中的类似专业非常相似，虚拟仿真技术虽然不是衍生于数字媒体技术，但是其在现实中的具体应用都主要依托于数字媒体技术。在数字媒体高速发展的今天，数字媒体应用技术不仅需要以前的学科研究成果如计算机图像应用技术、数字图像处理技术、计算机应用技术等，更需要在其中融入新鲜血液，利用虚拟仿真技术中的新技术和科技成果，来进行数字媒体技术应用的变革，增加数字传媒技术在学术市场上的综合竞争力。近年来，虚拟仿真技术在社会市场上的竞争力越来越大，通过虚拟仿真技术与数字你媒体技术结合的研究成果在社会上越来越普遍。例如;在教育方面，虚拟仿真技术应用于各种虚拟教学平台，学生们在平时利用虚拟数字媒体平台可以感受到与真实环境相似的实践环境，这种虚拟的实训模式使学生们对学科研究的理解更透彻，既节省了教学成本，也收到了应有的教学成果。在娱乐方面，现在有各种各样的虚拟体验馆，人们可以轻松通过虚拟数字媒体技术体验一些平时体验不到的情景。在游戏方面，现在有很多游戏公司出品了一些具有高度现实性的网络游戏，在市场上收获了众多好评，这也是将虚拟仿真技术与数字媒体技术结合的科研成果。在展览演出方面，近些年产生了许许多多的数字传媒技术体验馆、数字媒体技术科技馆等，他们都是将虚拟仿真技术与数字媒体应用技术结合的产物。数字媒体应用技术与虚拟仿真技术你中有我，我中有你，数字媒体应用技术在新时代的应用很大一部分依托于虚拟仿真技术，而虚拟仿真技术在现实中的应用主要是以数字媒体应用技术的形式。所以，将虚拟仿真课程融入到现阶段的数字媒体应用技术专业中意义重大，增加了数字媒体技术在市场上的竞争力，同时也能够对于数字媒体技术专业实训创造更多选择———虚拟仿真实训基地。

三、通过虚拟仿真技术搭建教学虚拟平台

(一)建设思路。通过虚拟仿真技术搭建数字媒体技术应用实训平台的理念主要基于远程教学，通过现有教学设备、教学队伍等资源的条件，通过投入资金购买相应的设备，规划建设数字传媒应用技术实训基地。通过对虚拟仿真技术的运用，实现以前数字传媒应用技术专业实训时做不到或很难做到的实践研究，利用虚拟仿真教学模式，节省教学成本，优化教学模式，改变教学环境，促进数字媒体技术应用人才的培养。(二)实训基地的具体设施建设。1．虚拟仿真技术展示系统。需要容纳50～60人同时进行观看，可以利用仿真技术实现远程教学，人机交互、线上答题、线上解答等功能，需要画质足够清楚，不影响学生们进行实践活动。2．动作捕捉系统。虚拟仿真系统要能够清楚准确捕捉学生及教师的影像，要便于携带，在各种情况下能够准确有效实现动态效果的捕捉，续航不少于5小时，能够同时运行ue4、unmu5、max3ds等系统。3．扫描系统。虚拟仿真扫描系统要能够实现直径不低于0.1的物品并识别，能够为数字媒体医用技术专业的学生进行作品色彩扫描，提供照片帧率还原等处理工作，支持高频闪动作品扫描。能够将asc\ply等文件检索出来。4．线上交流互动系统。利用虚拟仿真技术搭建的实训平台能够实现至少6～12人进行线上交流互动，并能够进行数字型传媒技术各方面软件的运用，支持对软件进行开发及下载固定插件。5．存储设备及服务器。存储设备要能够自动对学生们的实训成果进行保存，服务器能够接触网络进行数据分析，服务器应支持学生们线上作答并进行作品上传，信息库要有保密功能，防止学生实训成果外泄。6．其他线下设备。要配置能够同时容纳45人的教室及桌椅等相关设备，网络速度发达，并配有话筒、交换机等教学设备。

四、虚拟仿真技术用于数字媒体技术实训基地的现状

在国家大力支持兴建虚拟仿真实训基地的背景下，现阶段的校内实训基地主要是教学作为主要目的，数字媒体的更新速度非常快，其中运用虚拟网络技术创建的实训基地已经在国内的一些高职院校内有了很大发展。福建对外经济贸易职业技术学院通过虚拟仿真技术创建的数字媒体技术实训基地已经有了很大的科研成果，他们依托于福建对外经济贸易职业技术学院的特色，立足于开放共享、互利双赢的良好合作理念，在校内创建了一个公共实训平台，其设有六个仿真技术实验室，通过虚拟仿真技术，对教学模式进行了改革优化，开创了远程教学的新型教学模式，将数字传媒应用技术通过虚拟仿真技术的形式实行新型教学模式，利用虚拟仿真技术开创了大量功能，通过虚拟仿真技术进行学生用户学习登录，其中教学系统也是基于虚拟仿真技术搭建的教学管理平台，其中的选题功能运用虚拟仿真技术进行的题目现实技术，已将现实中的数字传媒应用技术的基础知识运用虚拟仿真技术近似真实地展现出来。学生们在教学管理平台里能进行虚拟实验，教师通过虚拟仿真技术进行网上答疑，几乎和现场教学没有区别。江苏职业技术学院设计的虚拟教学平台于2017年获得了区级优秀教研中心称号，其主要服务于数字传媒应用技术专业，利用虚拟仿真教学平台实现公共教学活动，基于虚拟仿真教学活动，实现了线上无人·教学科研活动，数字传媒应用技术专业的学生的能利用虚拟网络平台进行用户登录，将数字传媒技术与虚拟网络仿真技术充分结合，进行教学研究工作和数字传媒应用技术开发工作。

五、现阶段数字传媒应用技术仿真平台的建设情况分析

现阶段数字传媒应用技术在运用虚拟仿真技术搭建教学平台或进行教学实训活动中，有很大一部分取得了不错的科研成果，其通过虚拟仿真技术搭建的实训基地对于学生来说可操作性强，能够很好地代入进数字传媒应用技术实训中，这种新型的教学模式不再拘泥于以往传统封闭的教学环境，突破了以往数字传媒技术应用实训基地设备稀少、环境差的缺点，是一项具有时代意义的教学教学和实训环境的突破。虽然目前通过虚拟现实技术搭建的数字传媒技术应用实训基地取得了重要的突破，但还存在许多的问题与弊端。例如，现阶段的数字传媒应用技术实训平台并不能实现完全的线上教学，只是通过仿真技术代替一些比较简单的实训过程，对于一些比较繁琐的实训过程，还停留在以往传统的教学和实训模式中，虚拟仿真技术在数字传媒应用技术实训的应用有待深化。此外，现阶段能通过虚拟仿真技术实现远程教学的项目不多，虚拟仿真技术搭建小数字传媒应用技术的空间有待拓展。通过对虚拟仿真技术搭建的数字传媒技术应用实训基地的实地考察，发现大部分的虚拟环境中画质不够清楚，说明目前的虚拟仿真技术不够成熟，在进行虚拟实验时，屏幕有白光闪烁的现象，说明采购的设备与数字传媒应用技术兼容性低，兼容空间有待提高。目前国内的虚拟仿真技术运用成本过高，对于现有的将虚拟仿真技术应用于数字传媒技术应用实训的高职院校来说，搭建一所虚拟网络教学平台的成本大概是其以前进行实训项目的成本的几倍之多，说明虚拟网络平台如果要在现有高校进行大规模的使用暂时不能实现。

六、结语

随着新时代的不断发展，虚拟仿真技术不断取得科研成果。如何利用虚拟仿真技术来完成数字传媒应用技术专业的学生完成实训成为了新的教学挑战。虽然目前国内有部分高校已经利用虚拟仿真技术搭建了一些数字传媒技术实训基地，但还存在着许多复杂的问题，例如;在应用深度上有待深入，应用广度上有待提高、目前虚拟放仿真技术人工交互功能有待优化的等问题，利用虚拟仿真技术搭建教研实训基地还有待完善。

【参考文献】

［1］刘丽娟，何思敏，郑轶．数字媒体艺术专业“虚拟现实实训 创业孵化”基地建设研究———以西南财经大学天府学院为例［j］．数字化用户，2019，25(22):297，262

［2］冯琨．茶文化时代基于虚拟仿真技术的数字媒体艺术专业教学改革研究［j］．福建茶叶，2020，5:141～142

数字仿真技术范文篇3

1.飞行仿真技术的分类

按照飞行仿真模型类型及其实现方式的不同，可以分为全数字仿真、半实物仿真和人在回路仿真三类。下面从这三类介绍飞行仿真技术。

1.1数字仿真

在计算机出现之前，仿真都是利用实物或物理模型进行行业曲线linkindustryappraisementdoi：10.3969/j.issn.1001-8972.2022.11.010可替代度影响力可实现度行业关联度真实度研究，例如风洞试验与模型飞行试验等，由于物理试验操作复杂、成本较高，并且存在一定程度的不可重复性，随着计算机的发展和应用，人们开始使用计算机进行仿真。数字仿真就是建立数学模型在计算机上反复进行的试验，是利用编程建立飞行器的数学模型进行仿真计算。数字仿真无需做模拟环境的各种物理效应设备，直接利用键盘等外部输入设备改变系统参数，经过仿真计算后，将仿真结果输出至外部显示设备。数字仿真流程如图1所示。数学仿真尤其适用于研究开发、方案论证和设计阶段。

1.2半实物仿真

半实物仿真又被称为含实物仿真，通过在仿真试验系统的仿真回路中接入所研究系统的部分实物来实现仿真试验目的。半实物仿真系统首先建立飞行器的动力学模型并布置在计算机上，然后将需测试的传感器等物理设备通过以太网或总线的方式接入计算机，实现对需要测试的实物进行评估，半实物仿真必须实时运行。典型的半实物仿真如图2所示一般可以分为下面几个模块：（1）仿真计算机，计算机上布置飞行器数学模型和计算程序；（2）环境模拟设备，包含运动设备、视景设备等；（3）被测实物，可以是飞行器的航空电子设备，也可以是飞行控制设备等。

1.3人在回路仿真

人在回路中的仿真是一种操作人员或飞行员在系统回路中进行操纵的仿真试验。人在回路中仿真仍然通过建立的数学模型在计算机上进行，但是要求有相应的形成人感觉环境的各种物理效应设备，如图3所示。这种仿真系统可以实现对飞行器性能、操作人员、或整个人-机系统的评价。与半实物仿真系统相同，必须实时运行系统。

2.飞行仿真技术的发展现状

2.1数字仿真

我国在数字仿真技术上起步较晚，但是随着计算机技术的发展，数字仿真迅速发展，取得了卓越进步，航空领域作为我国致力发展的重要领域，数字仿真机从产生就一直被应用于军事方面的仿真研究。1982年，我国在“数字仿真计算机方案审定会”制定了中国全数字仿真计算机的研制方案。1985年，成功研制中国第一台全数字仿真计算机系统银河仿真i型机系统（yh-f1），但是银河仿真i型机存在浮点运算的局限性，精度还有待提高。为了解决这些问题，升级了算法，研制了全数字仿真计算机系统-银河仿真ⅱ型机系统（yh-f2），1995年yh-f2通过国家鉴定，在火箭、导弹等飞行器的研制中发挥了极其重要的作用。随着计算机技术的发展，基于alpha高性能处理器和openvms操作系统的yhssc仿真系统在1996年问世。随后在2002年，基于intel平台和windowsnt系统的实时仿真平台yh-star通过国家鉴定。小型机和微型处理器的迅速普及，为全数字仿真提供了良好的发展环境，大量科研或工程人员参与到全数字仿真建设中。为了实现特定目的的全数字仿真，这些学者和工程人员开发了相关领域的仿真语言和软件工具。随着云计算概念的发展，2012年航天二院建设了基于云平台的comsim-csp仿真平台。国内高校为全数字仿真平台做出了突出贡献，北京航空航天大学成功建设so-sma仿真网络架构。国防科技大学的starlink采用层次式rti体系架构，可以将不同仿真模块接入仿真系统中。中国科技大学2018年了11比特的云接入超导量子计算服务，用户可以自行上传或编写量子程序，下载程序运行结果。量子计算机卓越的计算性能将会在很大程度上带动全数字仿真技术的发展。全数字仿真可以贯穿于装备论证、研发、试验鉴定和战法推演等各个进程。目前全数字的应用可以分为工程级、武器级、任务级和作战级四个层次的全数字仿真试验系统。然而，随着飞行器的硬件规模和软件代码越来越复杂，各个子系统之间的交互随之增加，一些子系统的物理设备难以实现数学建模。为了实现复杂系统的仿真，也为了提高仿真精度，对于没有规律、难以建立数学模型的系统采用实物的方式实现。不仅解决建模的难题，使得仿真环境更接近真实的试验环境，提高仿真结果的可信度。

2.2半实物仿真

与西方发达国家相比，国内半实物仿真技术起步较晚，20世纪50年代末才进行半实物仿真试验研究。半实物仿真试验最早应用在飞行器的飞行控制系统研究上，自行研制了三轴转台等仿真设备。随着半实物仿真技术的成熟，国内逐渐开始使用半实物仿真试验设备进行试验，同时也促进了半实物仿真技术的发展。20世纪90年代中后期至今，各种新型号武器装备研制对于半实物仿真技术的发展需求更为迫切。半实物仿真技术的研究得到了快速发展。各固定翼和旋翼主机厂所和导弹研发基地也建立了半实物仿真环境（又称铁鸟试验台），用于进行飞行器各子系统的全尺寸实物综合实验，特别是验证飞行控制系统性能是否满足规范要求。20世纪90年代开始，我国开展了半实物的分布式交互仿真、虚拟现实等先进的仿真技术及其应用的研究。国内很多研究所和高校都对半实物仿真技术的发展做出了突出贡献，随着微电子、信息技术、计算机技术、制造技术的发展，半实物仿真技术的发展已得到了长足的发展。我国自行研制的一些半实物仿真系统已经达到世界前列。目前半实物仿真技术已成功与外场试验相结合，完成了飞行器性能评估、鉴定研究等工作。

2.3人在回路中的仿真

飞行模拟器是典型的人在回路仿真系统，按用途可以分为两类：一类用于工程设计和研究。在新型飞机或系统的研制以及进行某项专项研究时，通过优化调整关键系统的参数，得到最佳分配效果，实现系统最优。另一类用于飞行训练，在对飞行人员进行新机种驾驶技术和技术保持训练方面。具有极高的安全性和经济性。我国飞行模拟技术研究起步较晚，从20世纪50年代至今，历经从国外引进、自行研制、快速发展三个阶段。我国早期的飞行模拟器主要靠引进，如三自由度气动式训练器ta-1·及固定式米格型训练器都是从苏联引进。长期的技术垄断迫使中国自行研制飞行模拟器。1969年，由空军某厂与地方高等院校、研究所联合研制成功j6飞机仪表飞行图2半实物仿真系统图3人在回路中仿真系统练习器，这是我国自行设计的第一台实用的仪表飞行训练器，能够非常真实地模拟歼6战机的仪表功能，具有很高的训练价值。随后于1999年研制出国内第一台实像式飞行模拟器。目前，我国飞行模拟技术得到了比较广泛的应用，研制单位及相关人才也在不断地增加，飞行模拟训练设备鉴定团队逐步组建和鉴定法规逐渐健全，飞行模拟技术得到了极大的发展，先后成功研制视景系统和六自由度运动系统等关键分系统，促进飞行模拟器的快速发展。2003年，北京蓝天航空科技公司研制的ma60全任务飞行模拟器获得国家中国民航局c级认证，ma60模拟器确定了具有自主知识产权的飞机飞行数据包。2020年，北京蓝天研发的第三代完全自主知识产权ma60系列飞机全动模拟器通过了中国民航总局ccar-60部的d级认证。天津华翼蓝天主营航空模拟设备，已研制出十几种机型的飞行训练器、工程模拟设备和科普飞行体验设备。2019年，华翼蓝天自主研发的国产首台a320飞行模拟机通过中国民航局d级鉴定。该模拟机采用空客2.0版本数据包，配置空客驾驶舱硬件组件、泰雷兹航电设备、柯林斯ep8100视景计算机。穆格六自由度电动平台及操纵负荷系统、asti高保真声音系统。上海华模科技聚焦于民航最高端d级全任务飞行模拟器的研发和生产，涵盖ftd、mtd、ipt、cbt等多型航空训练模拟设备的研制。2020年，华模科技研发生产的a320-neo/ceo全动飞行模拟器通过中国民用航空局d级认证，拥有完整自主知识产权。模拟器采用e2m全电动六自由度运动系统，座舱设备大量采用真机件。视景系统采用dla-vs2300投影仪，配置ep8100视景计算机，可提供200°×45°视场角。北京摩诘专业从事模拟器及各分系统的研发、生产、销售。其研制的大负载六自由度电动运动平台，达到了国内领先水平。2020年引进了西班牙indra研制的as350直升机d级模拟机，视场角210°×80°，使用10通道wqxgaled投影仪，运动平台采用穆格14t全电平台。此外，航空工业集团各主机厂所也根据自身情况，先后开展自己设计的飞机、直升机训练模拟器的研制工作。

3．飞行仿真技术的发展趋势

飞行仿真涉及内容多、范围广、技术复杂，必须制定飞行仿真技术的标准化。随着飞行仿真技术的不断发展，仿真系统的规模越来越大，越来越复杂，新开发的仿真系统日益复杂，涉及技术和领域也更加广泛，飞行仿真标准与规范尤为重要。提升飞行器建模与复杂环境（自然环境和电磁环境）建模能力，提高仿真精度。无论是训练模拟系统，还是作战试验平台，都离不开各类不同精度的仿真模型，并且仿真模型在一定程度上决定了仿真系统的功能和性能，决定了系统的可用性和结果的可信度。飞行器建模涉及飞行器各分系统建模，包含飞行器气动建模、发动机建模、航空电子建模、飞行控制建模等核心部件建模。复杂环境包含地理地形、大气、空间等自然环境和电磁、光学等人为环境。复杂自然环境建模能力的提升依赖自然环境特征量的提取技术、多维数据场的动态建模技术、综合自然环境的多分辨率建模与模型压缩简化技术等多项技术的发展。复杂人为环境的建模能力的提升包含电磁源辐射建模与仿真、电磁环境效应建模与仿真、电磁场空间分布建模与可视化等技术的发展。推进基于分布式仿真的多平台、多领域飞行仿真技术发展。飞行仿真不仅承担着飞行训练任务，也担负着战术训练任务。飞行模拟器带来的军事效益和经济效益，促使各国将微电子、自动控制、人工智能、信息技术和虚拟现实等领域的最新技术充分应用到飞行模拟器中，进一步增强模拟的真实性。另外分布式仿真技术研究与应用使得分布在不同地方的各仿真系统可以扩展为综合任务训练系统，实现多兵力、多兵种协同作战训练，以及跨军种联合作战训练。飞行训练系统的重要趋势是促进各类训练模拟系统的综合集成、深化部队异地训练、联合训练，提升模拟训练的组织水平。促进飞行仿真在飞行器系统的全寿命和全方位方向发展。改变以往先有实体机再研制飞行模拟器的方式，将飞行模拟器的研制和使用与相应机型的论证、设计和生产同步进行，这样不仅可以在飞行模拟器上论证新技术和新设备的应用，还可以加快飞行员的训练，缩短新型飞行器的投入运营时间。

4．结语

数字仿真技术范文篇4

关键词：可靠性仿真技术；课改要求；任务驱动；电路设计

1基于可靠性仿真技术的电路设计需求分析

基于可靠性仿真技术的电路设计主要是以虚拟仪器设备替代现实电子元器件，从而为电子电路的实践教学提供有效支撑，从而更好了践行“理实一体化”的教学理念，促进学生实践技能的提升，促使课程回归教学的本质。1.1实践性教学开展的内在需求。基于可靠性仿真技术的电路设计，学生可以参与拟订设计方案、仿真模拟等环节，从电路的设计方案、仿真模拟等环节，能够将晦涩难懂的理论知识与实践知识相结合，帮助学生提升实践技能。1.2实现层次化和差异化教学的必然选择。关涉电路设计的技术型教学内容涉及的元器件较为繁杂，且不同元器件性能、参数、封装形式、价格、功耗等存在较大区别，在教学过程中需要反复的实验、测试，这增加了设备投资成本，而且因为学生个性化差异，学习、接受能力各不相同，加之电子元器件复杂程度的不同，应该据此分层次设定目标，以贴近生活、学生所喜爱的教学内容，以“任务驱动”的形式引导学生进入知识和技能的学习，但这势必增加电子元器件的投入，而仿真模拟电路的设计可以利用仿真软件呈现电子电路的操作面板和功能，并通过交互式操作完成相应测试任务，不仅满足了教学需求，而且控制了教学成本。

2基于可靠性仿真技术的电路设计方案

2.1电路设计的整体流程。可靠性仿真技术可以检验电路存在的故障并发现设计的薄弱环节，从而有针对性的进行改进，为了遵循由简入繁的原则，以有效调动学生学习热情和积极性，本文以典型电路电源模块设计为例，设计过程中首先应该进行可靠性仿真实验，其具体的流程如图1所示。2.2电路设计的具体步骤。2.2.1设计信息采集。为了实现电源电路的优化设计，应详细搜集其应用环境和使用方法等信息，具体包含所采用的元器件、原材料特性2.2.2数字样机建模。电路设计中数字样机建模须采用专业软件实现，但因为学生学习、接受能力存在差异，应该目标层次，将设计过程进行分解，并以“任务驱动”的形式，将不同设计知识分配到各个任务之中，让学生通过分步设计完成理论知识的实践应用，由此才能确保电路设计学习的效果，通常存在热设计信息和振动设计信息两类建模方式，具体的建模步骤为：首先根据将所获取的电路信息进行简化，完成cad数字样机模型的构建，并依据热设计信息建立cfd数字样机模型，而后依据振动设计信息建立fea数字样机模型。其次，为确保cfd数字样机与物理样机的一致性，须对其进行修正与验证，利用对电源模块工作状态热测量的方式，获取其关键元器件点温度测试数据，并根据所得结果修正电源模块cfd数字样机的边界条件、期间参数，由此实现对cfd数字样机的修正。再次，同理，也须采用相同的方法对fed数字样机进行修正，且测试过程中，应该在约束条件下对电源模块重点部位，关键元器件进行模态分析，并依据结果完成修正。2.2.3应力分析。温度应力分析选用mentorgraphics公司的flothermv90分析计算电源模块cfd数字样机模型，经过分析可知，电源模块设计中如元器件排布不合理，则会导致电路设计存在热分布过度集中的缺陷。分析中，平台环境温度70℃设定为第一参考温度条件，电源模块表层军温度72℃设为第二参考温度条件，经过分析，为电源模块所在分级提供5v工作电源的功率器区域，是热分布较集中的部位，需要修正电路设计方案。而对于振动应力分析，则选用ansys公司的ansysworkbench12.1分析计算电源模块fea数字样机模型，分析结果显示，电源模块中元器件数量和重量排布、安装方式设计不合理，使得电源模块产生局部共振的设计问题，应该据此进行及时修正，以优化电路设计。

3结束语

本文将可靠性仿真技术引入电路设计之中，将电路细化分类，并根据学生个体差异由简入繁、逐步引导，实现了教学目标的分层实现，也将培养学生的实践技能真正落实到实处。

作者:宋月丽 刘立军 单位:辽宁机电职业技术学院

参考文献

[1]王朝新,任斌,陈洁,董绪.基于虚拟实验平台的模拟电子技术课程设计开发与仿真[j].电子设计工程,2012,14:44-47.

数字仿真技术范文篇5

1仿真技术在电子应用开发中的作用

1.1有助于虚拟测试电子产品电路的特性。仿真技术的发展可以与计算机的应用有效结合，通过计算机相关模拟软件的操作，可以轻松实现各种电子产品在不同工作环境中的电路状态，通过仿真技术下设备参数的修改进行模拟实验，很容易就能得出相关电子电路在严苛条件下工作的参数结果，比如借助电子产品的仿真技术，再辅以计算机算法就能够得出大电流、高压、高温环境中的电路运行参数。比如在现实工作中想要实现电路的高压环境就有非常大的困难，通过仿真技术在电子产品设计的预先实验，可以帮助设计者提前测试电子产品的电子电路性能与运行，它可以成为电路设计的重要参考依据，同时最大程度的减少实验成本，充分提升企业在产品研发过程中的效益。1.2可以加强对电子产品功能进行有效验证。电子产品的电路系统在设计完成后，需要针对电路的设计进行不断的验证，通过电子产品的验证能够很好的保障电子电路满足技术要求，使相关电子产品的电路设计更为标准，合理的利用仿真技术对电子产品的功能验证，可以有效检测出电子产品系统的误差问题，提升电子产品电路系统的运行稳定性。因此，仿真技术对于电子产品设计完成后的功能检验有非常高效的作用，减少电子产品设计中的误差问题。同时，对于电路的生产制造，仿真技术可以为电子产品的质量检测提供高效率的检测手段，为电子产品的质量提供很好的控制，为电子产品的后期维护提供更为便利的维修，缩短电子产品的研发时间以及提升企业的生产效益。1.3有助于创新开发电子产品的方式。很多电子产品的研究，开发者往往更注重电子产品的实际使用，缺乏对电子产品电路设计的研究。主要还是由于电子产品的设计构造过于复杂，一些电子产品内部电路系统的制作需要不断修改与调试。而且电子产品的修改调试环节对于电子产品的研发，属于电子产品系统设计、功能使用的必不可少的环节。如果没有良好的修改调试的电子产品，往往会造成电子产品功能和系统的缺陷，最终影响企业的生产发展。因此，仿真技术对于电子产品的系统运行和调试具有非常关键的作用，电子产品的应用发展离不开仿真技术的参与，同时仿真技术也为电子产品的电路设计提供了更为高效的研发技术，提升了设计人员的研发效率。

2仿真技术在电子产品设计中的应用趋势

当前，科技发展的方方面面都离不开电子技术的发展应用，计算机硬件的开发、机械生产设备的自动化使用，都需要依靠相关电子产品的使用。作为科技发展的主要推动者，不断研发探索仿真技术与计算机技术的发展结合，一方面可以为计算机技术的发展提供更好的技术基础，同时计算机技术的发展也为电子产品的应用发展提供了更为广阔的发展平台。目前我国对于某些高精度电路的数字化系统的设计还存在一定的差距，比如电子产品中cpu的数字系统程序都还处于空白阶段。所以我国的电子产品的发展研发还有很长的路要走，对于相关电子产品设计的仿真技术与计算机软件和硬件的结合发展，需要根据电子技术的算法要求不断进行完善，研发出仿真技术应用电子产品的cpu程序数字系统。计算机发展的瓶颈很大程度上受限于电子硬件产品。所以想要提升计算机技术的发展顶部，就要提升相关电子产品的技术限制，电子产品的仿真技术就是一个技术的突破方面。为计算机技术的发展提供更加高技术含量的硬件支持。

3结语

综上所述，仿真技术在电子产品的应用中有着非常广阔的发展前景，一方面促进电子产品的研发设计，另一方面实现我国高科技电子系统的应用发展。未来计算机技术的提升以及现代化电子设备的研发都需要借助电子产品设计的仿真技术应用，所以我国的科技发展中必然需要借助仿真技术的参与，实现电子产品系统技术的全面提升。

参考文献

[1]魏珑,孙锋申,李合菊等.以流水灯为例浅谈multiism在数字电子仿真中的探索应[j].电子质量,2016,12(02):564-565.

[2]刘超,王红军,葛津华.浅谈电子战训练中的电磁信号数字仿真技术[jl.科技信息,2014,11(13):192-192.

数字仿真技术范文篇6

关键词：虚拟仿真；通信工程；应用型人才

随着“新工科”专业的不断探索和发展，众多传统专业的人才培养理念和培养模式在不断进行改革。通信工程专业作为众多高校的传统优势专业，近年来在招生及就业方面受到新兴“新工科”专业的影响较大，因此在培养方案和课程设置方面进行了改革，尤其在教学方法和教学手段方面进行了大胆尝试和革新，以满足社会和通信行业对具备工程实践能力和创新能力的应用型人才的需求[1,2]。通信工程专业应用型人才培养目的在于培养掌握通信理论知识，具备通信工程实践能力和实践技能的应用型、技术性人才，服务区域经济和产业发展。而受到学校实践场地和实训设备等因素的影响，仅仅依靠学校现有条件学生的工程实践能力和生产技能培养无法满足培养目标的要求。目前的主要解决办法是通过校企合作建立校外实践基地，或者通过修订培养方案让学生提前进入企业实习。但是以上凯时k66会员登录的解决方案存在校外实践基地不稳定、学生受益面窄、学生培养成本增加等问题。如何找到更加合理、有效的凯时k66会员登录的解决方案成为目前通信工程专业应用型人才培养亟待解决的主要问题。该文以现有人才培养方法为基础，结合虚拟仿真技术在理论课和实践课中的融合应用，探索行之有效、便于实施的通信专业应用型人才培养有效途径。

1通信工程专业应用型人才培养现状

通信工程专业应用型人才培养重点在于学生工程实践能力、实践技能和创新能力的培养。其人才培养方面的改革主要基于“卓越工程师培养计划”和“工程教育认证”的具体要求，结合“新工科”建设指导建议进行。通信工程专业学生培养方案中包括的实践课程普遍包含信号处理实验、通信原理实验、交换原理实验、综合实践等具体实验实践内容。其中，实验内容以验证型实验为主，重复理论课讲述的基本原理和参数分析等；综合实践主要是在通信相关课程实验的基础上设计一种通信系统或进行通信相关的系统设计。因为大部分高校的校内实验场地和实验条件受限，因此实验主要采用各类实验箱或试验台进行；而综合实践也是在校内现有的条件下进行简单系统设计与实现。综合来说，校内实验和实践的内容与通信领域的实际工程项目明显脱节，学生的收获十分有限。弥补校内实验条件受限这一缺陷的主要办法是通过生产实习等方式到校外的相关企业进行现场实习。表面上看，企业现场实习可以使学生亲身接触工作现场，了解工作流程和工作方法，积累工程实践经验。然而，生产实习的时间较短，学生很难在短时间内掌握一门工程技术；此外，因为企业有生产任务，工作现场有严格的安全要求和规定，因此生产实多以参观为主，学生的动手实践机会很少。

2虚拟仿真技术在通信工程专业人才培养中的应用

虚拟仿真技术应用计算机实现虚拟现实场景再现，模仿真实的现场环境，在通信工程专业的理论教学和实验、实践教学中已经获得了初步应用。最近几年，随着虚拟仿真技术的快速发展，虚拟仿真软件获得的明显进步，在通信工程专业的教育教学中受到更多关注[3,4]。2.1虚拟仿真技术在通信原理类课程中的应用。通信工程专业的核心课程是通信原理、交换原理等相关课程，此类课程主要应用matlabsimulink软件和multisim软件[5]。借助matlabsimulink软件和mul-tisim软件结合对应的工具箱可以快速构建通信体系，建立通信系统仿真模块。应用虚拟仿真软件在相应的库中可以直接选择虚拟设备和虚拟器件，快速搭建通信系统并进行系统仿真。学生在库中选择虚拟设备和虚拟器件过程中可以学习并了解相应设备的原理和特性，对通信系统的细节和整体有更加深刻的认识。2.2虚拟仿真技术在信号处理类课程中的应用。信号与系统和数字信号处理相关课程是通信工程专业的专业基础课程，此类课程的虚拟仿真教学主要应用matlab和systemview等软件[6]。matlab是进行信号处理类相关研究和分析的主要仿真软件，应用matlab学生可以进行系统建模，系统输入、输出分析，滤波器设计等一系列仿真分析。systemview是一个windows环境下的可视化软件，可以构造模拟、数字系统，可以快速建立各种复杂的线性或非线性系统，进行信号的时、频域分析。2.3虚拟仿真技术在电子信息类课程中的应用。模拟电子技术、数字电子技术和单片机技术及应用等相关课程也是通信工程专业的专业基础课程，此类课程的虚拟仿真教学主要应用proteus和multisim等软件。proteus软件是一款著名的电路仿真软件，其带有丰富的器件库可以进行大规模电路的设计和仿真。此外，proteus带有丰富的虚拟仪器，可以快速进行逻辑分析、信号跟踪、总线调试等，在模拟电子实验和数字电子实验中被大量应用。multisim软件在电子设计自动化领域被广泛应用，其界面友好、操作方便、器件库丰富、仿真功能强大，深受被电子工程师和学生的青睐。2.4虚拟仿真技术在综合实践中的应用。综合实践是通信工程专业进行工程实践训练的主要实训课程，综合实践除了可以采用matlabsimulink、multisim、proteus等软件以外，还可以采用ensp和hfss软件进行专项工程实训。ensp软件是一款图形化网络仿真工具，可以虚拟实现网络配置，其操作方便、库内设备丰富，可以模拟大型网络，便于学生模拟演练网络配置技术。hfss软件主要用于三维电磁仿真，其界面简洁、仿真精确、功能强大。其借助有限元算法与积分方程理论进行电磁场的数值分析，学生可以根据具体的需求建立适当的几何模型，选择实验材料，进行准确的电磁分析。

3基于虚拟仿真技术的通信专业应用型人才培养讨论

虚拟仿真技术具有成本低、自由度高、交互性强、可循环利用等优点，在学生工程实践能力和创新能力培养方面具有明显优势，可以在通信专业应用型人才培养过程中进行推广。3.1虚拟仿真技术的特点及优势。虚拟仿真技术日趋成熟，已经受到科研人员、工程技术人员和学生的认可。首先，虚拟仿真技术交互性强，应用不同的虚拟仿真软件可以模拟不同的显示环境。尤其对于复杂、高危、条件苛刻的特殊工程环境，学生无法到现场进行工程训练。例如，在强辐射环境下的通信设备维护工作，虽然学生无法亲临现场，但是学生可以应用虚拟仿真技术模拟真实环境和真实通信设备，进行交互式操作。其次，虚拟仿真技术自由度高，应用虚拟仿真技术可以仿真各种不同环境，修改各种参数，甚至是临界或超限参数，有很大的灵活性。有利于培养学生的创新能力和工程实践能力。最后，虚拟仿真技术可以循环利用，维护成本低，便于在人才培养中进行推广。我国高校人才培养实验、实践教学方面资金投入较大，但是效果却并不令人满意，主要原因是人才培养效益不高，学生收获不大。虚拟仿真技术不仅见效快，而且维护、升级改造成本低，人才培养效益高。3.2虚拟仿真技术在通信工程专业应用型人才培养中推广的可行性。通信网络搭建和维护技术的培训需要投入大量的财力物力、人才培养成本高，而且运行中通信网络不能为了教学而随意中止。因此通信工程专业应用型人才培养需要对传统的教育教学方式进行改革，大力发展虚拟仿真教学。2013年教育部提倡虚拟仿真实验教学以来，建立了300余个部级虚拟仿真实验教学中心，其中信息与通信工程专业部级实验室10余个，各省建立了多个省级通信工程虚拟仿真实验教学中心，为通信工程专业应用型人才培养提供了更好的教学条件。通过虚拟仿真技术的有效应用，可以解决实验场地不足、实验经费有限的问题，可以解决校外实习基地不稳定且实践效果不理想等问题，提高了学生的创新意识和自主学习意识。因此，虚拟仿真技术的推广可以实现以“虚”代“实”，“虚、实”结合，提高通信工程专业应用型人才培养质量。

4结语

虚拟仿真技术的推广可以在通信工程专业应用型人才培养中引入先进的教育理念，通过虚实结合的实验手段提升通信领域工程人才培养水平，利用其自由度高、交互性强的特点提升学生的创新能力和解决复杂工程问题的能力，为通信行业发展提供人才保障。

参考文献

[1]王慧,白红英,马丽.高校虚拟仿真实验室的建设与改革研究[j].中国管理信息化,2019，22(7):216-218.

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[3]李顺,王震,温柳,等.虚拟仿真实验教学中心的发展现状探析[j].科教文汇，2019(5):77-78.

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[5]孙如英,韩荣苍.基于虚拟仿真的“通信原理”实验体系构建[j].无线互联科技，2019，16(4):96-98，113.

数字仿真技术范文篇7

关键词：

高校；医学教学；计算机仿真通过对计算机仿真及模拟技术的灵活应用，能够打造出一个与现实非常相似的三维感觉空间，学生置身于其中可以开展有效的实践操作，在节约成本的同时还可获得理想教学效果。

一、计算机仿真技术的含义和发展方向

（一）计算机仿真技术的含义与实现。该项技术主要是把多种学科及理论当作根本，采用计算机与相关软件展开虚拟试验，从而达到分析问题与解决问题的目标，属于综合性的技术。在具体的仿真过程中，所运用的计算机类型有所差异，据此可将其分为模拟机仿真、模拟—数字混合机仿真以及数字机仿真这三大阶段，这也是计算机仿真发展至如今所经历的三个时期。现阶段，该技术已在交通运输、经济管理、工程建设、机械制造、军事模拟、航空航天、医疗卫生、船舶工程等多个领域中获得了极为普遍的运用。针对所研究的目标，计算机通常无法进行直接认知与处理，此时就需要构建合理的数学模型，既要体现出被研究目标的实质，同时又要确保计算机容易处理。数学模型可以对需要研究的目标实质进行抽象处理，之后计算机便能更高效地对其展开分析，并把这部分模型的有关数据信息输送出来，呈现出研究目标的主要特质。这样的呈现方式可以是三维立体的，具有清晰、直观的特点，在目前已经被不少研究者所运用。凭借计算机对输出量的分析，能够对研究目标建立起更清楚准确的认知。与此同时，透过这一层关系还能看出，数学建模的精确程度会对计算机的仿真水平起到极大影响。总体而言，计算机仿真可以分成三大环节，即建模、模型转换与模型仿真试验。（二）发展方向。现阶段的计算机仿真技术仍处于快速发展的阶段中，比如可以采用网络技术进行异地仿真，或运用虚拟现实技术来实现虚拟制造等。（1）网络化仿真。目前现有的很多仿真系统都无法实现彼此之间的兼容，共享不方便且可移植性较弱，而开发成本却相对较高，耗费时间长，难以做到物尽其用。对此，首先就应当充分利用兼容性强的计算机语言编写仿真系统，其次再运用网络技术达到共享的目的。如此一来就能有效规避重复开发的问题，起到节约资源的作用，并且还能通过适当收费的方式补偿一部分开发成本。（2）虚拟制造技术。该项技术是计算机仿真发展的主要方向之一，其采用了虚拟现实技术和计算机仿真技术，在两者结合的基础上实现了产品制造和有效管理。通过于此，制造技术不再需要完全依赖于经验，而且能够完成对制造的全面科学预测，呈现出良好的发展前景。

二、高校医学教学和计算机仿真的结合途径

（一）计算机仿真在人体解剖学中的应用。对高校医学教学来说，人体解剖学是一门最基础、最关键的课程。为了确保学生能切实把握好人体解剖结构，就需要使用尸体标本来开展实践活动。但随着近年来高校扩招，医学院的学生数量也逐步增多，有限的标本资源已很难充分满足高校医学教学所需。而利用计算机仿真技术，可以通过虚拟现实系统对人体进行三维重构，打造虚拟数字化人体，让学生获得十分真实的实验感受。当学生处于虚拟的解剖环境下时，其能够在数字化人体标本上开展全过程的解剖，还能将“脏器”取下，这样就很好地解决了标本资源不足的问题。另外，传统的人体骨骼结构教学大多是以展示静态图片或骨骼标本的方式为主，而采用了虚拟现实技术之后，能打造出相应的仿真系统，让学生全方位、多角度地观看到人体骨骼在运动和静止状态下的不同情况，显得更为直观且方便记忆和学习。（二）计算机仿真在内科临床教学中的应用。利用计算机系统，能够模拟出人体在不同病态下的生命体征，并展示出实际化验结果。学生可以通过虚拟人体来进行心电图记录、体温与血压测量、心音听诊、x光拍片等一系列活动，然后详细分析其症状与指标，同时还能够向虚拟病人提出有关病情的问题，综合考虑多方面因素来得出诊断结果，制定针对性的治疗方案。之后用计算机来分析判断其诊疗方案是否合理，并告诉学生该类病症的诊断要点，让学生掌握关键的注意事项与最优治疗办法。通过于此，教学时间能够得到大幅度地缩减，从而达到提升教学效率的目的。（三）计算机仿真在药物合成教学中的应用。进行药物合成教学时，也可以采用虚拟及仿真的方法，从试剂库内把需要用到的试剂取出来，让学生对其实施虚拟称量等一系列操作。之后引导学生按照适当的比例将其和别的试剂融合并发生反应，仔细观察其化学变化情况，最终得到所需的产物。接着再对该产物实施模拟动物或人体实验，证明其具备较强的实用性，且检验其毒性、安全性与可靠性。（四）在生理学、病理学和药理学中的应用。不论是生理学、病理学还是药理学，均属于机能实验教学的范畴，而采用计算机仿真技术对动物实验进行模拟，能够节约一笔可观的实验成本，并可让学生高效完成实验操作练习，对所学理论知识进行检验。妥善运用现代化计算机系统，能够真实地模拟并重现实验现场的种种状态，比如动物血压、血容量、呼吸频率和强度等。尤其是针对一部分抽象的、很难以常规实验来说明或验证的医学概念，就可利用仿真模拟手段，对其进行清楚的描述，将其生动地呈现出来。例如细胞变形运动状态、生物电传递过程、肾脏的过滤与再吸收、氧气在体内的变化情况等。这样便显得直观而形象，便于学生理解和掌握。

三、结束语

将高校医学教学同计算机仿真充分结合起来，具有十分显著的作用。对此就需要从实际出发，加强计算机仿真技术在人体解剖学、内科临床教学、药物合成学以及其他各医学课程中的运用，为学生打造理想的实践环境，从根本上改善教学效果。

参考文献

[1]李华昌,李永娜.计算机仿真技术在教学中的应用[j].佳木斯职业学院学报,2018(1):396.

[2]廖伟雄,李庆奇,胡昊,邹锦慧,张少华.构建医学影像数字仿真实训教学平台的探索与实践[j].中国基层医药,2017,24(1):150-153.

数字仿真技术范文篇8

关键词：仿真技术；机械设计制造；应用研究

仿真技术融合了计算机技术后，更具现代化和信息化，结合更全面的科学理论和技术支撑后能够解决更多的现实问题。随着该技术的逐步成熟，涌现出与仿真技术相关的技术和软件，也使得模拟技术得到广泛应用。计算机仿真技术得到接卸设计制造人员的认可与青睐，并在该领域得到广泛应用，模拟技术的革新与发展能够有效推动机械设计和制造行业的进一步发展。立足于智能化和数字化发展视域下，仿真技术打破了传统机械设计制造的壁垒和局限，使得模拟设备得到有效创新和升级，使得学生能够随时随地进行连接，提升其便捷性和实效性。本文在简要阐述仿真技术和机械制造技术的基本概念，并分析仿真技术的应用特点，最后提出具体的应用路径，旨在为机械设计制造业的创新发展提供借鉴和思路。

1机械制造技术和仿真技术简要说明

1.1仿真技术信息描述

结合笔者实践调研可知，仿真技术在多个领域中得到普遍应用，现阶段，仿真技术的开展过重涉及多个工具，依据工具本身性质可以大致分为硬件和软件两类。其中硬件指的是计算机，无论是数字还是模拟计算机，此外，还有目标、运动等其他物理仿真器；而软件则包括语言、程序以及数据库等部分，综合构建起仿真技术的软件系统。在仿真技术的实际应用过程中，要完成目标系统的模型构建，需要增加一定的实践措施。而实验措施多是以离散事件和连续系统仿真为主，随着信息技术的进一步升级，使得仿真技术深受电力汗液、航天工程以及机械制造行业人员的认可与青睐。如今，采用仿真技术能够有效见地机械加工指导行业的时间、资金等资源浪费，与此同时，也为机械行业带来较高收益。

1.2机械设计制造行业

机械的设计与制造对仿真技术有着相似需求，且同样复杂且繁琐，需要机械自动化、电子工程以及数字化等各种先进技术与设备的支撑，除此之外，机械设计制造还应熟知并掌握机械制造技术、控制工程以及工程材料等专业的理论知识。随着科学技术的升级与完善，给机械设计制造行业的创新发展提供了内需与动力，一般而言，主要设计制造工业器械与设备零件，但是在此之前，应建立成熟的制造模型，并通过大量的科学实验检测来有效保障模型的科学性和规范性，如今，仿真技术联合其他技术使得国内的机械加工制造领域得以实现自动化转型和升级，有着良好的发展前景。

2仿真技术应用特点简析

其一，应用范围广泛。仿真技术自诞生其并已经步入了高速发展阶段，且其趋势势不可挡，其功能作用在多个领域中都得到显著体现。而机械设计制造领域也不例外，应用在机械产品设计、制造以及检测等整个过程，而也正是广泛应用的特点使得仿真技术能够在机械设计制造中占据一席之地，不仅能够把控产品质量、提升制造效率，还应优化技术水平，使得出厂的产品能够切实满足市场对产品性能的多面需求，提升该产品的销售额度。如今仿真金技术的应用范围还在不断扩大，使得仿真对象和目标更为明确和清晰，提升他们在制造领域应用的有效性。其二，具有集成化属性。仿真技术在机械设计制造行业中的应用有着显著的集成化特点。仿真技术本身便是融合了多种技术与理念，就有一定的复杂性和多样性，从而能够模拟不同类型产品或是不同种类产品。另外，基于集成化的属性，使得仿真技术在机械设计制造中能够发挥其有效性，对整个行业都有着推动作用。其三，分布特性突出。依托于网络技术和计算机技术构建的仿真技术，其分布特性也在逐步扩大，对仿真技术的整个运行环节进行细致分析和研究可知，仿真技术功能作用的充分彰显和体现离不开虚拟网络和制造技术的加持，整个运行环节中还需要配合理论要求和图形规定。而分布性突出的这一特点，无形中也强化了仿真技术在机械设计制造中的应用影响，最终切实保障设备质量与安全。

3具体应用探究

3.1在机械结构设计中的应用

对机械领域有所了解的可知，该系统是由多种不同功能负载协同组建的，这方面的结构设计是整个机械正常运行的关键环节，对机械的性能有着直接影响。换言之，技术研究人员利用仿真技术，能够优化招生官模拟实验环节，从而筛选出最优的系统结构设计模型，进而最大程度上发挥零部件的功能效用。与此同时，技术研究人员可以借助仿真技术和运动学理论知识进行有效融通，依托大型三维设计软件来多角度、多维度展示并观测机械系统的运动结构，并对不同零部件的干涉效果进行细化分析，及时发现所存问题和技术瓶颈，在此基础上对其进行优化调整，提升机械设备的性能。伴随科学技术的创新发展和广泛应用，运动仿真模块与三维设计软件负载有着高度融合，能够使得相关人员能够直接且实时观察机械结构具体的运动状态，不仅能够节约工作时间，减少物料成本，提升成本效应，还大幅度提升了其操作性，为后续完善设计提供有效依据，深得人们的喜爱和青睐。

3.2在齿轮设计中的应用

技术研究人员还应提升对机械设备中齿轮与其他产品的重视度，是因为转动部位需要齿轮相配合才能够顺利生产产品。换言之，齿轮在设计与制造是机械设计制造的关键部分，有着极为突出的影响，影响机械使用寿命和生产效率。通过引进仿真技术，能够有效检测齿轮设计是否符合设计图纸，满足不同工艺的加工要求。机械设计人员可以利用仿真软件创设齿轮在不同环境中的作业环境，以此来检测齿轮设计是否规范合理，并及时发现问题，进行检修与完善。例如，技术人员利用仿真技术来计算圆弧针齿运行轨迹，进而能够实现模拟齿轮的正常运行。在仿真技术的支撑下，还能够完成齿轮转动接触点参与的深化研究。通过充分挖掘仿真技术在机械齿轮设计制造中的功能作用，能够切实提升齿轮性能和品质，对整个机械设计制造领域都有着推动作用。

3.3在加工设计中的应用

机械赤岸品的设计到制造需要历经多重流程和操作步骤，而大型机械设备更为突出，引进仿真技术之后能够使得该过程变得间接和方便。换言之，机械设计制造的本质在于能够满足各种生产加工所需，从而提升其产出价值。在机械加工设计环节中引进仿真技术，能够优化机械设备的性能，还能够切实提升加工效率和质量，有广泛推广的必要性。比如在加工数控机床的过程中，利用仿真技术完成编写零部件运行程序，还能够生成图形和数据，对机械设备发出指令要求，从而完成加工工作，从而大幅度提升机械零部件的运行的准确性和便捷性。此外，还能够减少人工操作工作量，提升加工效率。由汇入在切削加工工艺流程中应用仿真技术，能够以时间轴为单位构建数学模型，完成对不同运行条件下机械设备的性能和质量，最终筛选出最佳加工方案，从而彰显仿真技术的应用优势。

3.4辅助复杂数据的计算

基于仿真技术的各种计算机技术在如今的机械设计制造领域中发挥着至关重要的作用，而欠缺计算机辅助的机械设计很难顺利解决所遇的各种复杂问题和突破技术瓶颈。而在引进仿真技术后，能够辅助计算机简化复杂问题和数据信息，从而降低计算难度系数，节省设计、研发时间，提升计算结果精准性。在新产品设计研发极端，仿真技术的应用有着不可忽视的作用优势，在通过一些列设计实验后，能够保证产品的性能指标满足设备所需，这样，不仅能够降低实验研发极端对材料的损耗浪费，还能够促进企业研发进程。若是将仿真技术与动力学模型进行配合应用，则能够高效且全面地获取与结构强度、刚度以及热态等特性数据；若是阿静仿真技术与计算机技术进行计算分析，能够有效规避潜在的运行风险和安全隐患。

4结语

总而言之，伴随国内经济的升级与发展，大数据、云平台等技术也随之得到创新发展，在基础上涌现的仿真技术在各个领域中得到广泛应用，而机械设计制造行业也不例外，从而给行业发展带动动力和活力，能够满足不同行业的信息化和自动化发展，及时解决各种现实问题，提升机械设备的设计研发周期，提升产品质量和效率，最终切实提高机械加工行业的经济效益，为行业健康发展起到推动作用。

参考文献：

[1]张卫龙.仿真技术在机械设计制造过程中的应用[j].华东科技（综合），2020，000（003）：p.1-2.

[2]罗洪标，袁森.仿真技术在机械设计制造中的应用研究[j].南方农机，2019，050（024）：151.

数字仿真技术范文篇9

1仿真技术对机械设计制造行业的作用

仿真技术指的是设计人员以计算机为载体，通过利用相关软件建立数据模型，对各性能参数进行分析从而选择最优的设计方案，与传统的设计方法相比安全可靠、使用灵活，大大节约了资金，也节约了反复制造实物的时间，因其不需要制造实物而又被称为虚拟样机技术。现代的机械设计制造行业中，因为很多系统设计非常复杂，数据量庞大，在实验中存在很多难题，因此需要在计算机中建立相对应的模型对其进行仿真，对其各项参数性能等进行分析。在机械设计制造的初期，设计人员只要根据不同的方案在仿真软件中建立虚拟样机，便可以完成对不同假设的虚拟实验，选择最优方案或者对方案进行改进都非常方便。在机械设计制造行业中使用仿真技术不仅可以使计算更加精确，提升研发质量，而且也在一定程度上提升了研发效率，节约了研发资金。

2仿真过程的实现

2.1模型的建立

在机械设计制作的过程中，若要使用仿真技术，首先就要设计编辑条件和约束条件，确定研究目标，进而建立一个可以满足系统要求的仿真运行系统。系统初步建立之后，便要求设计者根据相应的学科知识对该系统进行数字化表述，也就是对系统建立数学模型。通常状况下，数学模型由于时间不同可分为动态和静态两种，其中动态模型又可以分为离散、连续和混合时间三种。

2.2模型的变换

这一步骤指的是把初步建立的模型通过数学表达式的作用变换成计算机能够识别的样式，这一过程运用了部分合适的计算机算法及语言，是仿真的基础，也称之为仿真模型。若要实现模型的变换，设计者可以使用现有的仿真软件，也可以根据系统需求自行开发。

2.3模型的实验

模型的实验指的是通过在计算机中运行仿真模型能够得到相应的仿真结果。做好了模型的建立和变换这两大步骤，也就为模型的实验打下了基础，只要是按照预期设计目标来展开的前几个步骤，那么这一步骤的实现并不困难。在对仿真结果进行衡量时，要对其可靠性进行分析，通常使用的方法有以下两种：置信通道法以及仿真过程的反向验证法。

3仿真技术在机械设计制造中的应用

3.1在齿轮设计中的应用

在机械装备中，齿轮可谓是最重要的零部件之一，因此，在设计中对其性能进行仿真意义重大，并且不少设计者也针对此问题做了大量研究。其中包括：使用visuallisp语言对齿轮端面的建模和仿真，从任意几何角度对其性能进行评估；用计算机仿真技术展开对圆弧针齿行星传动的研究；对影响正交齿轮传动接触点的主要参数进行研究等等。此外，计算机仿真技术在齿轮泵的齿轮设计中应用也十分广泛。

3.2在机械结构件设计方面的应用

一个机械系统的完成需要各部分机械结构件的组合，共同发挥它们的综合作用。因此，在对一个新产品进行设计时，各零部件的性能能否正常发挥、它们之间的配合是否得当、如何选取组合方案等问题，都离不开事先用仿真技术进行模拟优化。现在市场主流的大型三维设计软件都对结构运动仿真功能进行了开发，根据在该软件中设计的装配体的性能，对演示结构的运动展开模拟，如果需要运动学仿真，只需要提前设置好主运动件，具有极大的便利性。此外，在这些大型三维设计软件的仿真运动过程中，设计者能够从任意角度观察运动结果，还能帮助设计者检查结构的运动干涉等问题，功能十分强大。

3.3在复杂机械加工研究方面的应用

作为机械设计制造行业的生产基础，用仿真技术对机械加工尤其是复杂机械加工能够帮助设计者研究深层次机理，在理论程度上提升了这一步骤的性能与质量。在数控加工的过程中，可以使用仿真技术编写cnc机床的零件加工程序，然后转换成为对应的图形信息，通过这些信息设计者很容易对加工参数进行设置。在磨削加工中，通过磨削时间的不同展开对这一步骤的建模，以此建立的仿真模型可以对磨削的性能和质量进行预测，促使磨削步骤的最优化。

4结语

随着经济规模的扩大，现代工业技术得以迅速发展，各生产步骤和工艺越来越复杂，因此，必须借助自动测试和仿真等计算机技术帮助设计者对设计方案进行优化。尤其是伴随着仿真技术在机械设计制造中的使用，实现了设计者从复杂庞大的信息中对机械部件或者加工过程的最优化控制，解决了传统机械设计制造过程中无法实现的问题。

作者:熊勇 单位:内江职业技术学院机械工程系

参考文献:

[1]张小亚.浅谈虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用[j].企业导报,2011(16):276-277.

数字仿真技术范文篇10

【关键词】城市仿真；应用系统；城市规划

一、引言

billgates认为：“在当今世界，一座城市如果不跟踪最新观念，将技术运用到极限，明天它就可能成为一座鬼城。”近年来，伴随着计算机及网络技术的飞速发展，数字化潮流已是全球经济发展的必然趋势，建立在城市信息化平台上的虚拟银行、虚拟商务、虚拟政府、虚拟学校、虚拟影剧院、虚拟旅游、虚拟医院等已纷纷出现。由于城市的各个子系统都可以在计算机中直观地发映出来,从而可以很方便地对城市的物流、人流、信息流进行集中而有效的控制和管理。所以，如何利用先进的计算机技术实现现代城市本身的数字化，是城市管理者、规划部门、企业、城市居民所共同关心的问题，而城市仿真技术作为数字城市的支撑技术之一，也成为当前的研究热点。

二、城市仿真技术简介

2.1什么是城市仿真

城市仿真(urbansimulation)对大多数人来说，还是一个比较陌生的概念。简单来说，“城市仿真”就是将“虚拟现实”技术应用在城市规划、建筑设计等领域。近几年，城市仿真在国内外已经得到了越来越多的应用，其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积三维地形仿真等特性，都是传统方式所无法比拟的。

2.2与传统方法的比较

传统的规划、建筑设计表现方法基本包括以下4种：人工手绘、建筑微缩模型、建筑效果图和三维动画。其中，人工手绘（或非真实渲染-npr）只是偶尔作为点缀用在早期的概念设计中。建筑效果图、三维动画、建筑微缩模型是目前广泛采用的三种方式。由于其市场的成熟，单做其中某一个或几个方面即可支撑一个中型公司(100人以下)的发展。

这三种方法虽然流行，但它们各自的不足还是很明显的。制作建筑微缩模型需要经过大比例尺缩小，因此只能获得建筑的鸟瞰形象，无法以正常人的视角来感受建筑空间，无法获得在未来建筑中人的真正感受；常用的效果图表现也只能提供静态局部的视觉体验；三维动画虽然有较强的动态三维表现力，但不具备实时的交互性，人是被动的，而且对方案的修改以及观察路线的变化需要重新计算，几天甚至几周后才能看到结果。

而在城市仿真应用中，人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位的审视：可以从任意角度、距离和精细程度观察场景；可以选择并自由切换多种运动模式，如：行走、驾驶、飞翔等，并可以自由控制浏览的路线。而且，在漫游过程中，还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较。这是传统的建筑效果图和预渲染回放的三维动画所无法达到的。

2.3城市仿真技术的重点

1、在一定软硬件的基础之上，创建尽可能真实的场景

在城市仿真中，场景的真实感是最为关键的一个因素。而如前面已提到过的，由于实时三维渲染的要求及硬件显示能力的限制，场景的复杂程度不能太高。同时，由于实时仿真技术的限制，一些比较费时的渲染选项，如动态阴影、bumpmap等实现起来还有一定困难。这些都会直接影响场景的真实感。

在硬件渲染能力的限制下，为创建尽可能真实的场景，一方面需要发掘各种软件的功能，进行优化组合；另一方面，要发展更为高级的算法，如程序几何（proceduralgeometry）和分形算法（fractalmathematics）。

但“发展算法”不是一件简单的事，非个人所能为，只能是由某家公司开发出相应的软件，我们再来应用。所以，从一般的制作者而言，要创建真实场景还是在于充分利用各种已存在的软件工具。从实际的开发经验来看，主要有以下几种软件：

l实时三维模型创建软件：multigencreator；

l纹理处理软件：photoshop

l实时场景管理/驱动软件：vega

l辅助软件：

建模方面可以用3dsmax/maya辅助，maya有免费的flt文件(multigencreator格式文件)输入/输出插件,3dsmax则要通过okinopolytrans软件来进行格式转换；

在三维纹理贴图方面，可用deeppaint3d和deepuv辅助；

在灯光效果贴图方面，可用lightscape；

autocad用于接收用户原始dwg文件，预览并输出dxf。

在项目之初，就要详细规划、分配任务，根据任务思考如何充分利用上述各种软件达到最终效果。除了从这几个方面着手以外，我们所能期待的就只能是计算机硬件显卡能力的迅速提高了。

2、在三维漫游的基础之上，开拓新功能

不满足于仅仅简单的三维场景漫游，在此基础之上进行人机互动效果的开发，并和用户应用紧密结合，如在vega/vc下开发数据库点击查询、三维/二维结合、多媒体结合、3dgis(地理信息系统)等。

三、城市仿真应用系统与城市规划

由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一。从总体规划到城市设计，在规划的各个阶段，通过对现状和未来的描绘（身临其境的城市感受、实时景观分析、建筑高度控制、多方案城市空间比较等），为改善人居生活环境，以及形成各具特色的城市风格提供了强有力的支持。规划决策者、规划设计者、城市建设管理者以及公众，在城市规划中扮演不同的角色，有效的合作是保证城市规划最终成功的前提。城市仿真技术为这种合作提供了理想的桥梁，运用城市仿真技术建立的城市仿真应用系统能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众在一个统一的平台上，可从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图，这样决策者的宏观决策将成为城市规划更有机的组成部分，公众的参与也能真正得以实现。这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。

3.1城市仿真应用系统的应用范围

城市仿真应用系统可被广泛应用于规划设计、方案评估、领导决策、规划审批、市民公示、宣传展示及招商等各方面。

3.2城市仿真应用系统的特点

l仿真的虚拟环境:

类似于时下流行的三维动画，同样是通过强大的三维建模技术建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。但是城市仿真技术建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求，属于科学仿真系统；而传统动画的三维场景则是由动画制作人员根据资料或想象绘制而成，与真实的环境和数据有较大的差距，严格意义上来说属于一种演示作品。

l多方式、运动中感受城市空间：

在城市仿真应用系统中，可以全方位,多种样式（步行、驱车、飞行、ufo等）,完全由用户自由控制在场景中漫游。城市仿真技术与传统的三维动画最根本的区别就是：传统动画的观察路径都是预先设定好的，用户只能按照事先设定的路径浏览场景；而城市仿真技术可以由用户在三维场景中任意漫游，人机交互，甚至还可以使用专用的头盔把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身临其境的错觉。这样一来，很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。

l实时多方案比较：

运用城市仿真应用系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，……所看即所得，只要修改系统中的参数即可，而不需要象传统三维动画那样，每做一次修改都需要对场景进行一次渲染。这样不同的方案、不同的规划设计意图通过城市仿真技术实时的反映出来，用户可以做出很全面的对比，并且城市仿真应用系统可以很快捷、方便的随着方案的变化而作出调整，辅助用户作出决定。从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金。

l三维空间信息交流：

城市仿真应用系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口与gis信息相结合，从而可以在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理等需要。此外，城市仿真应用系统还可以与网络信息相结合，实现对三维空间数据的远程操作。

3.3城市仿真应用系统的功用

一套完善的城市仿真应用系统能够很好的展示城市规划、宣传城市建设、提升城市形象。系统根据城市的当前状况和对城市的未来规划，将城市的过去、现在和将来任意时间的情况展示在规划设计者、政府决策者、投资开发者和普通市民面前。系统首先根据城市的当前状况和对城市的规划资料完成城市的设计，然后该系统的交互控制软件可以帮助使用者从不同角度遍历城市的各个部分，帮助有关人员作出决策。

提高项目管理能力和效率

规划部门使用城市仿真应用系统，可以使方案评估更为准确、公正和快捷。另外，如果系统中需要增加新的项目，或其中的项目遇到方案修改，可以随时导入或更新系统的数据信息，并且可供日后存档，极大地方便了政府规划管理部门的管理工作，提高了效率，节省了成本。

提高公众参与度和部门协同作业

由于城市仿真技术打破了专业人士和非专业人士之间的沟通障碍，使得各部门能够在统一的城市仿真应用系统平台下进行交流，能更好的理解设计方的思路和各方的意见，能更快的找到问题、达成共识和解决一些设计中存在的缺陷。

提高方案设计和修正的效率

通过城市仿真应用系统，我们可以很轻松随意对设计方案进行修改，改变用地布局，改变建筑高度，改变绿化密度，改变外立面的颜色……所看即所得，只要修改系统中的参数就可以轻松实现，大大加快了方案设计的速度和质量。

提高展示和城市形象宣传的效果

城市仿真应用系统的沉浸感和交互性不但能够让用户获得身临其境的体验，同时还能随时获取项目的相关数据资料。对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，城市仿真应用系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正的参与到项目中来。当项目方案最终确定后，也可以通过视频输出制作多媒体宣传片，进一步提高项目的宣传展示效果。

四、结语